Жиындардың декарттық көбейтіндісі және олардың арасындағы сәйкестік
Декарттық көбейтінді
Жиындар арасындағы сәйкестік
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Жиын ұғымы математиканың негізгі, алғашқы ұғымдарының бірі, сондықтан ол басқа ұғымдар арқылы анықталмайды.
Сан ұғымынан бұрын шыққан жиын ұғымын қандай да бір нәрселердің жинағы ретінде түсінеміз, ол жинаққа кіретін нәрселерді жеке-жеке қабылдауға және оларды бір-бірінен де, бұл жинаққа жатпайтын басқа нәрселерден де ажыратуға болады деп білеміз.
«Жиын» деген сөз математикада «көптіктің» мағынасында, оның бір баламасы ретінде қолданылады. Ол сөз жоғарыда айтқанымыздай «жинақ», «жиынтық» мағынасын білдіреді. Жиындар алуан-алуан объектілерден құралуы мүмкін, ол объектілер жиынның
мүшелері
немесе
элементтері
деп аталады. Мысалы, «адамдар жиыны» тірі табиғат объектілерінен құралса, «кітаптар жиыны» жансыз табиғат объектілерінен құралады. Ал бүтін сандар жиынын алсақ, бұл жиын нақтылы объектілерден емес, дерексіз ұғымдардан тұрады. Сөйтіп, не туралы пікір қорытып, ойлай алатын болсақ, солардың бәрі де жиын элементі бола алады. Сондай-ақ, жиын атаулының бәрі біртектес объектілерден құралуы да шарт емес. Мысалы, элементтері оқушы, кітап, қалам, дәптер болатын жиын немесе үстел үстіндегі нәрселердің : шам, кітап, алма, қалам жиыны туралы сөз етуге болады. Жиын жалғыз ғана элементтен де құралуы мүмкін. Мысалы, Жердің барлық табиғи серіктерінің жиыны жалғыз серіктен - Айдан тұрады. Жиынның элементтерінің өздері жиындар болуы мүмкін. Мысалы, элементтерінің саны екіге бөлінетін тең жиындардың жиынын алатын болсақ, мұндай жиынның элементтері деп «су» сөзіндегі әріптер жиыны, адамның құлақтарының, көздерінің, қолдарының, құстың қанаттарының т. с. с. жиынын айтуға болады.
Жиын латын алфавитінің үлкен әріптерімен
A, B, C, …, Z
белгіленеді. Бір де бір элементі болмайтын жиынды
құр
(бос) жиын деп атайды. Оны
\[{\mathcal{Q}}\]
түрінде белгілейді. Жиынның элементтері латын алфавитінің кіші әріптерімен белгіленеді.
Шексіз жиындарды да фигуралы жақша арқылы көп нүктені пайдаланып белгілеуге болады.
Мысалы, натурал сандар жиынын былай
\[N=\left\{1,2,3...,n,...\right\}\]
белгілейміз.
Сипаттамалық қасиеті бойынша анықталған элементтердің жиынын былай белгілеуге болады: фигуралы жақшаның ішінде алдымен жиынның элементін белгілейтін әріп жазылып, тік сызықтан кейін сипаттамалық қасиет жазылады. Мысалы,
, бұл А жиыны барлық 3-ке еселі сандардың жиыны екендігін көрсетеді.
Бір өлшемді жиындарға амалдар қолдану.
Логикалық символдар. Жиындар.
Логикалық символдар
. Мектеп қабырғасынан білетін "+" - қосу; "-" - азайту (алу) ; "·" - көбейту; ":" - бөлу; "=" - теңдік, тағы да сол сияқты көптеген символдар (таңбалар) арқылы математикада қолданылатын кейбір ұғымдарды пайдаланамыз.
Дәл осы сияқты, алдағы уақытта теоремаларды, анықтамаларды т. с. с. ұғымдарды қысқартып жазу үшін (әсіресе, дәріс жазған кезде) жиі қолданылатын бірнеше символдарды келтірейік. Оларды математикалық тілде -
логикалық символдар
немесе
кванторлар
деп атайды.
Енді солардың кейбіреулеріне тоқталайық.
(ағылшынның
All -
барлық деген сөзінің төңкерілген бірінші әрпі) - "кез келген", "барлық", "әрбір", "қандай да болмасын";
\[2^{0}\cdot{\frac{1}{2}}\]
(ағылшынның
Exist -
бар болады сөзінің кері жазылған бірінші әрпі) - "табылады", "белгілі бір", "бар болады";
\[3^{\circ}\circ\]
- "онда", "шығады", "туады", "
А
-дан
В
шығады";
\[4^{\circ}\!_{\circ}\Leftrightarrow\]
- "қажетті және жеткілікті", "сонда, тек қана сонда", "қайтымдылық"-("
А
-дан
В
,
В
-дан
А
шығады") ;
Жиындар.
Жиындар - математикада негізгі және алғашқы ұғымдардың бірі саналады. Сонымен, жиындар деп - белгілі бір ортақ белгілері арқылы сипатталатын объектілердің жиынтығын айтамыз. Мысалы, студентер, оқушылар, құрылысшылар, алфавиттегі әріптер, сандар т. с. с. жиындар болып табылады. Жиындарды латын алфавитінің бас әріптері арқылы белгілейміз.
Жоғарыдағы логикалық символдарды пайлаланып, егер
а
элементі
А
жиынында жататын (жиынына тиісті) болса, онда
\[a\in\!A\]
немесе
\[A\ \ \barwedge A\ \ \exists{\mathcal{A}}\]
түрінде, ал
р
элементі
А
жиынында жатпайтын болса, онда
\[p\not\in\!A\]
түрінде жазылады.
Егер
А
және
В
жиындары бірдей элементтерден тұратын (құралған) болса, онда олар өзара
тең жиындар
деп аталады да
А=В
түрінде жазылады, басқа сөзбен айтқанда, егер
А=В
болса, онда
\[x\uparrow A\cdot x\in B\]
. Егер
А
жиынының кез келген мүшесі (элементі) В жиынында да жататын болса, онда А - В жиынының
жиыншасы (ішкі жиыны)
деп аталады және
\[A\ \ \subset B\]
немесе
\[B\,\sharp\,A\]
түрінде жазылады. Мысалы, а) А - бір факультеттің студенттері, В - сол факультеті бар университет студенттері болса, онда
\[A\ \ \subset B\]
немесе
; ә)
\[N-\]
натурал сандар,
\[\mathbf{Z}-\]
бүтін сандар,
\[{\boldsymbol{R}}{\boldsymbol{-}}\]
нақты сандар жиындары болса, онда
\[N\coprod Z\subset R\]
, яғни N - Z пен R-дің жиыншасы, N, Z - R-дің жиыншалары болып табылады;
Рационал және иррационал сандар жиынтығы бірігіп
нақты
сандар деп аталады және ол
R
әрпімен белгіленеді. Нақты сандарды сандар өсіне орналастыруға болады. Демек, кез келген
\[x\in R\]
нақты санына сандар өсінен бір нүкте сәйкес келеді немесе керісінше, сандар өсіндегі кез келген бір нүктеге бір нақты
х
саны сәйкес келеді.
Сонымен, нақты сандар мен сандар өсі бойындағы нүктелер арасында эквивалентті сәйкестік болады. Егер
\[{\widehat{\frac{\mathcal{D}}{\mathsf{N}}}}\]
нақты сандар жиынын "+∞" және "−∞" сандарымен толықтырсақ,
кеңейтілген сандық
ось аламыз. Бұл енгізген сандар үшін келесі қатынастары алуға болады:
Нақты сандардың үзіліссіздігі
. Айталық,
А
және
В
- екі нақты сандар жиыны болсын. Егер
\[a\in\!A\]
және
\[b\in B\]
нақты сандары үшін
\[a\mathsf{P}b\]
қатынасы орындалатын болса, онда
\[{\mathcal{Q}}\]
және
\[\stackrel{\mathcal{J}}{\mathcal{J}}\]
сандары үшін ең болмағанда бір с нақты саны табылып,
\[a\ p\ c\ p b\]
қатынастары орындалады.
Ескерту
. Барлық нақты сандар үшін үзіліссіздік -
\[{\mathsf{L}}{\mathsf{I}}^{\circ}\]
қасиет орындалады. Алайда, рационал сандар үшін бұл қасиет орындалмайды. Шынында да, айталық,
\[A-x\operatorname{p}{\sqrt{2}}\]
нақты сандар жиыны болсын. Онда
\[\mathrm{\Omega}^{n}\ x\ \in A\]
және
\[\mathrm{\Gamma}_{n}\ y\ \in B\]
сандары үшін
\[x\textsf{O}y\]
қатынасы орындалады. Бірақ
\[a\ p\ c\ p b\]
қатынастары орындалатындай, үшінші
с
рационал саны табыла қоймайды. Негізінде, ол сан
\[{\sqrt{2}}\]
саны ғана болуы мүмкін, ал ол иррационал сан.
Жиындар арасындағы қатыс және олардың қиылысуы мен бірігуі
\[A=\{a,b,c,d,e\}\]
және
\[B=\{b,d,k,f\}\]
жиындары берілсін.
\[{\frac{\bar{f}}{\sqrt{3}}}\]
мен
\[{\mathcal{Q}}^{j}\]
элементтері А және В жиындарында жататынын көреміз.
\[\stackrel{\mathcal{J}}{\mathcal{J}}\]
мен
\[{\mathcal{O}}^{j}\]
элементтерін А және В жиындарының ортақ элементтері деп атап, бұл жиындарды
қиылысады
дейді.
Егер жиындардың ортақ элементтері болмаса, онда оларды
қиылыспайды
дейді.
Енді
\[A=\{a,b,c,d,e\}\]
және
\[B=\{c,d,e\}\]
жиындарын қарастырайық. Бұл жиындар қиылысады, сонымен қатар В жиынының барлық элементтері А жиынының да элементтері болып табылады.
А н ы қ т а м а:
Егер В жиынының әрбір элементі А жиынының да элементі болса, онда В жиыны А жиынының ішкі жиыны деп аталады. Бұл қатыс былай жазылады
\[B\leftarrow A\]
.
О қ ы л у ы: В жиыны А жиынында қамтылған немесе В жиыны А жиынының ішкі жиыны.
Мысалы, егер А мектептегі бесінші сынып оқушыларының жиыны, ал В- осы сыныптағы ер балалар жиыны болса, онда В жиыны А жиынының ішкі жиыны болады, яғни
\[B\subset A\]
.
Геометриялық фигуралар жиындарының ішкі жиындары геометрияда жиі кездеседі. Айталық,
Құр жиын кез - келген жиынның ішкі жиыны болады, яғни
\[A\mathbf{E}\subset A\]
сонымен қатар жиын өзінің де ішкі жиыны болады,
\[A\ \ \subset A\]
.
Сондықтан берілген А жиынының ішкі жиындарының құрамында міндетті түрде құр жиын мен сол А жиынының өзі де болады.
Жиындардың қиылысуы
Екі және одан көп жиындардың элементтерінен тұратын жаңа жиын құруға болады. Бұл жаңа жиын берілген жиындарға қандай да бір амалдар қолдану нәтижесінде пайда болады. Мұндай амалдарға екі немесе одан көп жиындардың ортақ элементтерінен құрылған жиынды табу, бірнеше жиынды бір жиынға біріктіру, жиыннан оның қандай да бір бөлігін шығарып тастау жатады.
\[\scriptstyle A=\left\{a,A,\delta\right\}\]
және
\[B=\{5,6,7,8,9\}\]
жиындары берілсін. А және В жиындарының ортақ элементтерінен тұратын С жиынын құрайық,
\[C=\{6,8\}\]
. Сонымен алынған С жиыны А және В жиындарының қиылысуы деп аталады.
Анықтамадан
\[A\ \cap B\]
жиынының сипаттамалық қасиеті қиылысушы А мен В жиындарының сипаттамалық қасиеттерін «және» деген жалғаулықпен байланыстыратын қасиетке ие болады. Мысалы, А - жұп натурал сандар жиыны, В - екі орынды натурал сандар жиыны болсын. Сонда екі жиынның қиылысуындағы элементтер әрі жұп, әрі екі орынды натурал сан болуы керек. Сонымен,
\[A\ \cap B\]
жиыны - екі орынды жұп натурал сандар жиыны болады.
Жиындардың бірігуі
Оқушыға
\[2+3=5\]
болатындығын түсіндіру үшін мұғалім 2 қызыл, 3 көк дөңгелекше алып, оларды біріктіріп санатады. Сонда барлығы 5 дөңгелекше болатынына көз жеткізеді. Сонымен, сандарды қосу екі жиынның бірігуіне негізделген екен.
Қарастырылған мысалда ортақ элементтері жоқ жиындар біріктірілді. Математикада қиылысатын жиындарды да біріктіруге болады.
А н ы қ т а м а:
А және В екі жиынның бірігуі деп олардың ең болмағанда біреуіне тиісті элементтерден тұратын жиынды айтады. Екі жиынның бірігуі былай белгіленеді:
\[A\ \cup B\]
.
Егер қиылысатын А мен В жиындарын Эйлер дөңгелегі арқылы бейнелесек, онда олардың бірігуі 6-сызбадағыдай штрихталған облысты береді.
А және В жиындары қиылыспаса, онда олардың бірігуі 7- сызбадағыдай бейнеленеді. Егер А және В жиындарының элементтері тізіммен берілсе,
\[A\ \cup B\]
жиынының элементтерін табу үшін осы екі жиынның ең болмағанда біреуінде жататын элементтердің тізімін жазу керек.
Егер екі шектеулі жиынның қиылысуы құр жиын болмаса, онда жиындардың бірігуінен шыққан жиындағы элементтердің саны әрбір жиындағы элементтердің санының қосындысынан кем болады. Жиынның элементтер саны
\[n(A)\]
деп белгіленеді. Сонда
\[A\subseteq S\,B-\mathcal{D}\]
болса,
\[n(A\tilde{\mathrm{E}}\;B){\bf p}\;n(A)+n(B)\]
. Ал, егер жиындардың қиылысуы құр жиын болса, онда жиындардың бірігуі болатын жиындағы элементтер саны ол жиындардағы элементтердің сандарының қосындысына тең болады, яғни
болса,
жиынының сипаттамалық қасиеті А, В жиындарының сипаттамалық қасиеттерін «немесе» деген жалғаулық арқылы байланыстырады. Мысалы, А - жұп сандар жиыны, В - екі орынды сандар жиыны болсын. Осы жиындардың бірігуіне қасиеті «жұп сан немесе екі орынды сандар» болатын элементтер енеді. Мұндай сандар шектеусіз жиынды анықтайды, бірақ көрсетілген сипаттамалық қасиет қандай да бір А және В жиындарының бірігуіне тиісті немесе тиісті емес екендігін анықтайды. Мысалы,
\[A\ \cup B\]
жиынына мына сандар: 8 саны жұп, 17 саны екі
Жиындардың қиылысуы мен бірігуінің заңдары
Сандарды қосу және көбейту амалы ауыстырымдылық, терімділік, т. с. с. бірқатар заңдарға бағынады. Жиындардың бірігуі мен қиылысуы амалдары үшін орындалатын заңдар бар ма? Кейбір заңдылықтарды біз жоғарыда пайдаландық. Жиындардың қиылысуы мен бірігу амалын орындағанда біз жиындардың берілу ретіне көңіл аудармаймыз. Сондықтан, жиындардың қиылысуы мен бірігуінің анықтамасымен кез-келген А және В жиындары үшін мына теңдіктер орындалады: